Prilikom masovnog miniranja u kamenolomu vapnenca »Špica« (Ljubeščica, Hrvatsko Zagorje) mjerene su brzine oscilacije tla na dva mjesta opažanja za više minskih polja. Izložena je komparativna analiza proračuna dozvoljene količine eksplozivnog punjenja za maksimalne i rezultantne oscilacije tla s obzirom na kriterije koji se primjenjuju u svijetu i usporedba dobivenih podataka s njima.The article gives a comparative analysis of allowed explosive quantities at blasting in the limestone quarry »Špica« (Ljubeščica, Hrvatsko Zagorje) executed were precise measurings after mass blasting. The measurings were performed at two observation spots, with three-component geophones and a comparative analysis, considering the criteria in the world are described

Branko Božić

Ivan Baturić

Stjepan Strelec

HRČAK - Portal of Croatian Scientific and Professional Journals

UDK 622.235534.64 Rudarsko-geoloSko-naftni zbornik Izvorni znamtveni Elanak UTJECAJ SEIZMICKIH EFEKATA MINIRANJA NA OBLIZNJE GRADEVINE (KOMPARATIVNA ANALIZA) Vol. 5 Stjepan STRELEC, Ivan BATURIC i Branko B O ~ I ~  Geotehnitki fakultet Varaidin, Hinkovideva 7, 42000 Varaidin, Hrvatska Kljuine rij& Miniranje, SeizmiEki efekti, Dozvoljene brzine Key-words: Blasting, Seismic effects, Allowed oscillation velocites str. 181-186 oscilacije The article gives a comparative analysis of allowed explosive Prilikom masovnog miniranja u kamenolomu vapnenca wspicau quantities at blasting in the limestone quarry &pica< (LjubeSEica, (LjubeSEica, Hrvatsko Zagorje) mjerene su brzine oscilacije tla Hrvatsko Zagorje) executed were precise measurings after mass na dva mjesta opdanja za vik  minskih polja. IzloZena je kom- blasting. The measurings were performed at two observation paratima analiza proraEuna dozvoljene koliEine eksplozivnog spots, with three-component geophones and a comparative ana- punjenja za maksimalne i rezultantne oscilacije tla s obzirom na lysis, considering the criteria in the world are described. kriterije koji se primjenjuju u svijetu i usporedba dobivenih podataka s njima. Zagreb, 1993. Uvod Tablica 1 - Dozvoljene b h e  oscilacije po Karlheinz Arnoldu (Olofsson, 1990) Table 1 - Allowed oscillation veloc~tes after Karlheinz Arnold (Olofson. 1990) Prilikom masovnih miniranja koja se izvode na kamenolomima uslijed Sirenja seizmiEkih valova jav- ljaju se seizmiEki efekti. Ako su dovoljno snaZni mogu znatno ogtetiti postojeCe gradevine u susjed- stvu kamenoloma. Gradevine koje se nalaze u blizini izvora eksplozije mogu uslijed jakih oscilacija biti znaEajno ostekne. Iskustva tijekom viSegodiSnjih mjerenja pokazala su da su brzina, ubrzanje i pomak Eestica kod oscilacije tla najbolji parametri za procjenu nastale Stete oblii- njih gradevina. Ove osnovne dinamiEke veliEine (br- zina, pomak i ubrzanje) ovisne su od vrste stijene i o priguSenju seizmiEkih valova na putu njihovog Sirenja. $to su oscilacije u elastiEnoj zoni intenzivnije to se manje energije potroSi na drobljenje i odlom stijenske mase. U Hrvatskoj nemamo tehniEkih propisa o kvanti- tativnom kriteriju za ocjenu seizmiEkog upliva na gradevine pa se u domaCoj rudarskoj praksi za kri- tiEnu brzinu oscilacije najkSCe uzima 1.5 cmls. To prema normarna iz ZND (prije SSSR), koja se u praksi pokazala dobra i realna predstavlja prijelaz iz 4. u 5. stupanj potresa. ivnanih owilacija, Foundation of the building vrijednosti bmna osciiacije Result in typical housing structures, value of allowed osc~lation gives in cmls Kriteriji za ocjenu seizmitke sigurnosti Za toenije odredivanje dozvoljenih brzina oscila- cije, K a r l h e i n z  A r n o l d  (O lo f s son ,  1990) uzirna u obzir podlogu na kojoj je temeljena gra- devina i vidljive Stete koje nastaju pri jaCim oscila- cijama tla. Prikaz dopuStenih brzina oscilacija dat je u tablici 1, a toenost navedenih vrijednosti potvrdena je mno- gim mjerenjima koja su provedena zadnjih ltetrdeset godina. Zbog praktiEnosti uobiEajeno je vrijednosti brzina oscilacija u literaturi izraziti u cmls, a ne u m/s prema medunarodnom sustavu jedinica SI (Stan- dard International). Klasifikacijom gradevina po kategorijama glede graniEne brzine oscilacije postavljeni su stroii krite- riji u NjemaEkoj. Jedan od razloga pooStrenja su stoljetni stari objekti kulturne baStine koji te2e pod- nose istu razinu oscilacija u odnosu na dobro zidane gradevine. Kategorije gradevina dopuStene brzine oscilacija obraduje DIN 4150. Frekvencija seizmiEkog vala ovisi o karakteristi- kama stijene i udaljenosti od mjesta eksplozije do mjesta opaianja. U nekonsolidiranim materijalima koji su saturirani vodom, uslijed detonacije eksplo- ziva javljaju se niske frekvencije, dok su u kompak- tnim stijenama oscilacije tla viSih frekvencija. 182 Rudarsko-geoloSko-naftni zbornik, Vol. 5, Zagreb, 1993 Za odredivanje frekvencije oscilacije tla, zbog toga Sto su one nestacionarne periodiEke funkcije, u praksi se uzima srednja vrijednost frekvencije promatranih pet dominantnih perioda trajanja oscilacija, koje se oEitaju iz seizmograma. Prikaz graniEnih vrijednosti dozvoljenih bnina oscilacija tla po DIN 4150 dat je na sl. 1. Na sl. 2 dat je grafiEki prikaz graniEnih brzina oscilacija tla za gradevine od strane United States Bureau of Mines (U. S. Bureau of Mines, 1980), gdje su kriteriji za odrectivanje granilinih brzina blaii, a gradevine podijeljene u dvije kategorije (ibukane i zgrade koje to nisu - Eisti zid). zgrade residences zawenl obiew monuments whlstgrlc wldlngs ' 0  10 20 30 40 ,50 60 70 80 90 100 S1. 1 GraniEne brzine oscilacije u funkciji frekvencije po DIN-u Fig. 1 Boundary oscillation velocity in a frequncy function after DIN 14 ibuk. dd dry wall -,' 0.1 1 10 100 f (Hz) SI. 2 GraniEne brzine oscilacije u funkciji frekvencije (U. S. A.) Fig. 2 Boundary oscillations in a frequency function after USA (Burea of Mines) Mjerenje bnine oscilacije tla Brzine oscilacija tla koje nastaju uslijed miniranja mogu se mjeriti u tlu i gradevini, ovisno od cilja i narnjere ispitivanja. Mjerenja se obavljaju s pokret- nim seizmografima pri Eemu se registriraju kompo- nentne brzine oscilacije tla. Svaki geofon nakon detonacije na snimci seizmograma registrira po jednu krivulju. Iz tako dobivenih snimaka raliuna se brzina oscilacije. Maksimalna brzina oscilacije (V,,,) izraEuna se iz maksimalnih brzina svake komponente, neovisno o vremenu, a jednaka je njihovom vektorskom zbroju: gdje su: VTmm - maksimalna transverzaina komponenta brzine oscilacije V,,,, - maksimalna vertikalna komponenta brzine oscilacij e VLmm - maksimalna longitudinalna komponenta brzine oscilacije Maksimalna brzina oscilacije (Vma,) nije vektorska rezultanta brzina pojedinih komponenta, ali ima naj- veCu vrijednost i sluii za rutinsko odredivanje rezul- tirajuk brzine oscilacije. Rezultantna brzina dobije se odredivanjem momenta najveCih amplituda pojedinih tragova na seizmografu i za te toeke odrede se komponentne brzine, izraliuna njihov vektorski zbroj , odnosno rezultantna brzina oscilacije. Na sl. 3 prva tri traga pred'stavljaju pmo mjesto opaianja, a ostala tri dru- go. Za drugo mjesto opaianja horizontalna linija postavljena je za ozitanje najveCe rezultantne brzine. U radu korigtena je seizmizka aparatura Terraloc tip MK-3 Svedskog proizvoctaEa ABEM. i iime line: 188.889 t s  R e c o r d - 9 9 @ @ 2 4  Dife-928416 T i a e - 1 3 : 1 4  Hodify: S1. 3 Trokornponentno registriranje brzina oscilacija na dva mje- sta opaZanja Fig. 3 Three-component registration of velocity in two observation spou Odredivanje radijusa ugroiene zone pri miniranju Intenzitet potresa zavisi od koliliine eksplozivnog punjenja, udaljenosti od mjesta rniniranja, sastava tla i naEina miniranja. Na temelju viSegodiSnjeg opa2anja i mjerenja brzina oscilacija tla utvrdena je njihova ovisnost. Medusobnu ovisnost S a d o v s k i je izrazio formulom (prema K r s n i k u, 1989): gdje su: V - rezultantna brzina oscilacije tla R - udaljenost mjesta opaianja od minskog polja (4 Strelec, S. et al.: SeizmiEki efekti miniranja Q - koliEina eksplozivnog punjenja koja detonira trenutno (kg) K - koeficijent naCina miniranja n - koeficijent priguSenja seizmiEkih valova na putu prostiranja VD Izraz - = Q predstavlja svedenu koliCinu eks- R ploziva, dok je reciprotna vrijednost ovog izraza svedena udaljenost KV = lle. Za svako miniranje poznate su koliEine eksploziv- nog punjenja (Q) i udaljenost mjesta opaianja od minskog polja (R), a iz podataka seizmiCkih mjerenja komponentnih brzina izraCuna se rezultantna brzina (VR) u mjestima opaianja po formuli: V ,  - transverzalna komponenta brzine oscilacije VV - vertikalna komponenta brzine oscijalcije V, - longitudinalna komponenta brzine oscilacije Vrijednosti koeficijenata K i n mogu se izraeunati pomoCu dobivenih rezultantnih brzina oscilacija tla ako imamo njihove vrijednosti na dva mjesta opa2a- nja, koje su izmjerene u priblifno istom smjeru na razlititim udaljenostirna od minskog polja (K r s n i k, 1989). z a  prorakn dozvoljene koliEine eksplozivnog punjenja napisan je program na PC rahnalu u paketu Quattro Pro. Program, na temelju izmjerenih rezultantnih brzina na dva mjesta opdanja, njihovih udaljenosti od minskog polja i dozvoljene granihe brzine oscilacije, izratunava dopuStene koliBne eks- plozivnog punjenja po stupnju paljenja na odredenim udaljenostima od minskog polja i crta Q-R dijagram (Q-dozvoljena koliEina eksplzivnog punjenja, R-uda- ljenost od minskog polja). Odredivanje dopuitene koliEiie eksplozivnog punjenja Na kamenolomu Spica vapnenac se dobiva mini- ranjem s dubokim minskim buSotinama. Prilikom otpucavanja minskih buSotina izmjerene su brzine oscilacije tla kod najbliiih stambenih zgrada u mjestu LjubeSCica. Minsko polje sastojalo se od 5 minskih buSotina rasporedenih u jednom redu. Dulrine (1) i eksplozivna punjenja minskih buSotina (Q) prikazane su u tablici 1 Tabtica 2 - Eksplozivno punjenje po stnpnju paljenja Table 2 - Explosive filing as per ignition level Na temelju rezultata mjerenja odrecten je intenzi- tet potresa izazvan miniranjem i izveden proraCun dozvoljenih kolicina eksplozivnog punjenja po stup- nju paljenja za odredene udaljenosti stambenih zgrada od mjesta miniranja. KoristeCi pri tome gra- nitne oscilacije tla s obzirom na kriterije u svijetu (DIN, USA, ZND i SWEDEN). Analizom seizmograma trenutnih eksperimental- nih miniranja dobivene horizontalne geofonske kom- ponente imaju veCe amplitude, odnosno brzine osci- liranja, u odnosu na vertikalne interval usporenja 50 ms, odnosno prosjetno trajanje vremena jedne periode 100 ms (sl. 4), te je kao optimalni interval usporenja izabran za Btav kamenolom milisekundni usporivaC od 50 ms (S t r e 1 e c, 1992). SI. 4 Primjer registrirane oscilacije za odredivanje frekvencije Fig. 4 Recorded oscillation for frequency determination Za odredivanje graniCne vrij ednosti oscilacij e prema DIN i USA normama bilo je potrebno odrediti frekvenciju osciliranja Eestica neposredno uz proma- tranu gradevinu kako bi se iz sl. 1 (DIN), odnosno iz sl. 2 (USA) mogle odrediti dozvoljene brzine. Izmjerena prosjeEna frekvencija oscilacije tla izno- siZ10 Hz (sl. 4). Za DIN normu dobivena je gra- niEna brzina za stambene zgrade 0.5 cmls, a za USA normu (ibukani zid) granitna brzina oscilacije tla 1.2 cmls. Za odredivanje graniCne vrijednosti brzina oscila- cije tla po K a r l h e i n z  A r n o l d u  (SWE) bilo je potrebno uzeti u obzir podlogu na kojoj je temeljen objekat, odnosno izmjeriti brzinu Sirenja longitudi- nalnih valova da bi se mogle odrediti graniEne brzine oscilacije (tablica 1). Za mjerenja brzina oscilacije tla koriSten je ABEM-ov instrument. Dijagram dro- mokrona prikazan je na sl. 5, a srednje brzine Sirenja P-valova i debljine pojedinih slojeva na sl. 6. PoSto je objekat temeljen na dubini 1.5 m iz 'tablice 1 uzeta je vrijednost graniEne brzine oscilacije tla 1.8 c d s .  Ovu vrijednost je u sluEaju starijih zgrada uobiEajeno smanjiti za 20%, Sto u ovom slutaju nije uzeto u obzir. Na temelju izraCunatih maksimalnih brzina oscila- cije tla (1) prorazunate su dozvoljene koliCine eks- ploziva po stupnju paljenja za odrectene udaljenosti 184 Rudarsko-geoloSko-naftni zbornik, Vol. 5, Zagreb, 1993 35 - ' 35 10000 30 - -20 0 5 10 15 20 25 udaljenoSt-distance, X(m) TP-1 TP-2  S1. 5 Dijagram dromokrona 100 Fig. 5 Dromocrone diagram 100 R (m) 1000 S1. 7 Eksplozivno punjenje za V,,, , , Fig. 7 Explosive filling for V, stambenih zgrada i granitnih brzina oscilacija tla po navedenim kriterijima Sto je prikazano u tablici 3 i sl. 7. Na sl. 8 dat je proraEun dozvoljene koliEine eks- plozivnog punjenja po stupnju paljenja za rezultan- tnu brzinu oscilacije (3). Na kamenolomu vapnenca izvedena su eksperimentalna trenutna miniranja s pet minskih polja za odredivanje dozvoljene koliEine eksploziv- nog punjenja po stupnju paljenja radi usporedbe s S1. 6 Dubinski seizmitki presjek neposredno uz promatrani objekt Fig. 6 Depth seizmic section immediately by the observed housing structures Tablica 3 - Q = f (R) za Vmax 1 00 (m) SI. 8 Eksplozivno punjenje za VR Fig. 8 Explosive filling for VR podacima koji su dobiveni pomo~u.dvije jednadZbe ( K r s n i k ,  1989). SeizmiEki efekti miniranja registrirani su na dva mjesta opaianja, a rezultati mjerenja prikazani su u tablici 4. Za interpretaciju podataka korigtene su maksimalne brzine oscilacija za sve komponente. Mjereni podaci prikazani su na sl. 9, prilagodeni su funkciji oblika Y = a x b  a posluiili su za dobivanje vrijednosti koeficijenta naCina miniranja K i koefici- jenta priguSenja n, potrebnih za proraEun dozvoljene koliCine eksploziva. Izratunati podaci za dozvoljenu koliiiinu eksplo- ziva (Q) u funkciji udaljenosti (R) za navedene norme (DIN, USA, ZND, SWE) prikazani su na sl. 10. Navedeni podaci razlikuju se od rezultata, koji su dobiveni na osnovu dvije jednadibe (K r s n i k, 1989) (tablica 3 i sl. 6) za manje od 5%. Strelec, S. ef  al.: SehiEki  efekti miniranja 185 Tabtica 4 - Mje.rene b&e 4 j e  tla (eLFperimentalna W t n a  miniranja) Table 4 - Meastning d t i o n  veIodty of soil (ekpmeatal instant blasting) Brzina eksploziva odMP udaljmxi &je Rm S1. 9 Prikaz vrijednosti eksperimentalnih trenutnih miniranja Fig. 9 Presentation of values for experimental instant blasting R (m) S1. 10 GrafiEki prikaz dozvoljene kolitine eksploziva, Q = f(R) Fig. 10 Graficpresentation of allowed explosive quantity, Q = f(R) Kod odreciivanja dopuStene kolitine eksplozivnog punjenja po stupnju paljenja koriSteni su kriteriji DIN-a, U. S. Bureau of Mines, ZND i Svedski. Analizom dobivenih rezultata iz provedene kompa- rativne analize dobiveni su najstroBi kriteriji s obzi- rom na graniCnu brzinu oscilacije tla po DIN norma- ma. Proraeun dopuStene k o l i k e  eksplozivnog punjenja za navedene norme raden je za moguh maksimalnu brzinu oscilacije tla i stvarnu rezultantnu brzinu. Uzimanj e stvarne rezultantne brzine oscila- cija tla u prorahn omogukava upotrebu veke koliEine eksplozivnog punjenja po stupnju paljenja, Sto daje veku koliEinu odminiranog materijala, osigurava eko- nomiCnost i uStedu prilikom masovnih miniranja i ujedno povekava vremenski interval do slijedehg masovnog miniranj a. Primljeno: 5. 11. 1993. Prihvakeno: 27. V. 1993. Deutsche Normen (1983): Erschttern im Bauwesen-Einwirkungen auf bauliche Anlagen - DIN 4150 K r s n i k, J. (1989): Miniranje. Rudarsko-geoloSko-naftni fakul- tet, 178 pp., Zagreb 0 1 o f s son ,  S. 0. (1990): Applied explosives technology for construction and mining. Nora Boktryckeri AB Sweden: 200- 215 S t r e 1 e c, S. (1992): Odredivanje minerskih znaEajki stljenskog masiva geofiziEkim netodama. Magistarski rad, Rudarsko-geo- 1oSko-naftni fskultet SveuEiIiSta u Zagrebu U. S. Bureau of Mines (1980): Structure Res~onse and Darnaae Produced by d round vibration from s d a c e  Mine  lasti in^ (FU 8507) 186 Rudarsko-geologko-naftni zbornik, Vol. 5, Zagreb, 1993 Intluence of Seismic Blasting Effect on Neighbouring Structures (A Comparative Analysis) S. Strelec, I. BaturiC and B. BoiiC The above mentioned comparative analysis of allowed quanti- ties calculations for explosive Wings as per ignition level shows that DIN standard has the most severe criteria. The largest allowed quantities of explosive filling are given by Swedish stan- dards. In according with these criteria longitudinal waves spreading velocity is measured near a structure and, on the basis of the obtained velocity, alowed oscillation velocity is taken from Table 1. Value of longitudinal velocity is taken for the layer of structure foundation. In order to determine allowed ground oscillation velocities, DIN standards and Burea of Mines U. S. A. use a frequency of oscillation wave measured by the observed structure. One of the reason for the allowed ground oscillation velocities values as per DM and Burea of Mines U. S. A. being lower is most probably the fact that foundation layer of the observed structure. The last one most probably having a higher oscillation frequency since refraction seismics ascertained that there is a layer of considerably higher longitudinal velocity at the depth of 1.5 m. By taking the maximal ground oscillation velocity for the estimate of seismic blasting effect, a safety factor is increased, as it is always higher than the actual resultant oscillation velocity. It is of a great importance to use precise instruments for accurate reading of particular component oscillation velocity. Thus, the allowed explosive quantity estimate may consider an actual oscil- lation velocity estimate, because a larger quantity of blasted material is provided for, then for the economical purposes and saving at mass blasting, which also extends a time period between two mass blasting. 

Croatian

INFLUENCE OF SEISMIC BLASTING EFFECT ON NEIGHBOURING STRUCTURES (A COMPARATIVE ANALYSIS)

The article gives a comparative analysis of allowed explosive quantities at blasting in the limestone quarry »Špica« (Ljubeščica, Hrvatsko Zagorje) executed were precise measurings after mass blasting. The measurings were performed at two observation spots, with three-component geophones and a comparative analysis, considering the criteria in the world are described (the paper is published in Croatian)

INFLUENCE OF SEISMIC BLASTING EFFECT ON NEIGHBOURING STRUCTURES (A COMPARATIVE ANALYSIS)

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

HRČAK - Portal of Croatian Scientific and Professional Journals

Directory of Open Access Journals

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia